Ti掺杂LiNiO2第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软贋势平面波法,对Ti掺杂LiNiO₂的几何结构进行优化,计算其晶体结构、原子布局、态密度、能带结构及电子结构.结果表明: Ti掺杂LiNiO₂,降低系统能量,结构更加稳定,并且使得晶胞参数c及c/a比值增大,层间距增大,有利于Li+脱嵌和迁移,从而改善其电化学性能;同时, 掺杂Ti影响周边O和Ni电子排布,使得周边O-Ni键增长, 减弱O与Ni之间的相互作用,O-Ti与O-Ni键长相近,抑制因Jahn-Teller效应导致的八面体扭曲,增强结构稳定性,改善循环性能;Ti掺杂还使得禁带宽度、能隙及电子跃迁所需能量均减小,且此时Li在材料中以离子形态存在,有利于脱嵌和扩散,增强导电性.      

Li, Co共掺杂ZnO纳米颗粒的结构和磁性研究

利用溶胶-凝胶法制备了不同组分的Zn_(0.95-x)Co_(0.05)Li_xO纳米颗粒, 并通过透射电子显微镜、 X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和振动样品磁强计对其结构和磁性进行了系统的研究. 结果表明, 当Li掺杂比例在7%以下时, Zn_(0.95-x)Co_(0.05)Li_xO纳米颗粒仍具有很好的ZnO六角纤锌矿结构, 但随着Li掺杂量的增加, 晶格常数a和c值略有减小; Zn_(0.95-x)Co_(0.05)Li_xO的室温铁磁性随x的增大而显著增强. 当Li掺杂量达到9%时, 在Zn_(0.95-x)Co_(0.05)Li_xO纳米颗粒的XRD谱中检测出第二相的LiCoO_2団簇, 样品的铁磁磁化强度明显下降. 表征结果显示Li掺入Zn_(0.95)Co_(0.05)O的反应过程可以分为3个阶段. 前两个阶段分别在材料中引入了Li′_(Zn)深能级缺陷和Li~+填隙离子, 第三个阶段则产生了LiCoO_2第二相结构. 样品铁磁性的变化与Li掺杂引入的这些缺陷和第二相有关, 可由束缚磁极化子(BMP)模型解释.     

Ce和S共掺杂SnO2材料导电性能的第一性原理研究

本文利用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了Ce和不同浓度S元素共掺杂后SnO₂的电子结构,定性分析了各掺杂模型的晶体结构、能带结构、态密度和电荷布局,定量计算了相对电导率。分析结果表明：随着S原子掺杂浓度的增大,掺杂体系的形成能不断增大,稳定性也随之降低;与Ce单掺相比,共掺后能带整体向费米能级方向移动,能带曲线更紧密,禁带宽度进一步减小,载流子跃迁所需的能量进一步降低;共掺后费米能级附近的态密度有所增大,这是因为S原子轨道和Sn和Ce原子轨道发生杂化,电子转移加剧,价带顶部被S-3p轨道占据,提供了更多载流子;同时共掺使材料的电荷密度分布改变,共价性减弱,离子性增强;共掺后,自由电子浓度明显增大,电子迁移率明显提高,电导率也明显优于单掺体系;与Ce-2S掺杂结构相比,Ce-S掺杂结构的自由电子迁移率更高,电导率也更高,说明Ce-S共掺结构的导电性能更佳。     

双钙钛矿化合物Sr2Mn1-xGaxMoO6（x=0,0.1,0.2,0.3）的晶体结构与磁性

用非磁性Ga3+部分替代Sr2MnMoO6中的Mn2+,获得Sr2Mn1-xGaxMoO6(x=0,0.1,0.2,0.3)多晶样品,通过X射线衍射(XRD)分析和磁性能测量研究Ga3+对晶体结构和磁性的影响。XRD谱Rietveld结构精修分析表明,Sr2Ga1-xMnxMoO6具有四方对称晶体结构(空间群I4/m)。随着Ga含量增加,B/B-原子占位有序度降低,平均键长减小,而平均键长增大,平均键角保持180o不变,平均键角逐渐扩张。5 K及300 K温度下,样品均为反铁磁体,但低掺杂样品在低温(5 K)下表现出微弱的铁磁性。上述结果表明,Ga3+对Mn2+的电子掺杂引起部分Mo离子价态由+6价转变为+5价。     

Mn、Cu掺杂Ce-Zr固溶体电子结构的理论研究

根据密度泛函理论（DFT）．采用“总体能量平面波”超软赝势方法，对Mn、Cu掺杂Ce—Zr固溶体进行了儿何优化。从理论上给出了上述元素掺杂Ce—Zr固溶体的晶体结构参数及性质，同时计算了掺杂情况下Ce—Zr固溶体的能带结构、态密度和电子密度分布。分析了Mn、Cu掺杂Ce—Zr固溶体对其电子结构和催化性能的影响。     

Cr、Mn掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势的方法,研究了纯锐钛矿相TiO2、Cr、Mn单掺杂TiO2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.对电子性质分析发现:Mn掺杂引起杂质能带位于禁带中央,杂质能带最高点与导带相距大约0.6 eV,而最低点与价带相距大约0.65 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Mn原子的3d轨道杂化形成;Cr掺杂引起杂质能带位于导带底附近,杂质能带最高点与导带相距大约0.1 eV,而最低点与价带相距大约1.3 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Cr原子的3d轨道杂化形成,由于杂质能级的出现,使锐钛矿TiO2的禁带宽度变小.对光学性质分析发现:Cr、Mn单掺杂会使锐钛矿TiO2光学吸收带边红移,可见光区的光吸收系数明显增大,在低能区出现了新的吸收峰,Cr掺杂吸收峰对应能量为1.92 eV,Mn掺杂吸收峰对应能量为1.82 eV,与实验结果相符.     

Nb掺杂对Li1.16Mn0.56Ni0.28O2性能的影响

采用高温固相法制备了Nb掺杂Li1.16Mn0.56Ni0.28O2正极材料。研究发现Nb掺杂能够增大一次颗粒尺寸,降低比表面积。当掺杂量≤0.1%（质量分数）时,a、c值线性增长并遵循Vegard定律,表明Nb进入富锂锰基材料晶体结构中过渡金属位;掺杂量＞0.1%时,部分Nb以化合物的形式存在于晶界或表面。0.1%掺杂量样品电化学性能最佳：0.1 C放电比容量和库伦效率分别为256.9 mAh/g和87.8%,0.5 C循环80周后容量保持率为85.4%。进入晶格后的Nb5+扩大了Li层间距有利于Li+的脱嵌,同时形成更强的Nb—O键,抑制晶格氧的流失,稳定材料的结构。     

V-N共掺杂锐钛矿相TiO2电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(PWPP)方法,对V、N单掺杂及V-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行了计算,分析了V、N单掺杂及V-N共掺杂对TiO2能带结构、态密度和光吸收性质的影响。结果表明,掺杂后TiO2引入了杂质能级,使其禁带宽度减小,且吸收边红移;相较V、N单掺杂,V-N共掺杂后TiO2由于价带顶和导带底引入了杂质能级,禁带宽度减小幅度更大,从而其吸收边红移的程度也更大。     

金属W掺杂AgSnO2材料导电性能研究

AgSnO₂作为电接触材料成功替代AgCdO材料,但是使用过程中析出的SnO₂是宽禁带半导体,在导电性方面同AgCdO材料相比较差,因此决定通过掺杂W元素来提升SnO₂材料的导电性。依据第一性原理,利用Material Studio软件中的CASTEP模块对SnO₂晶体进行不同浓度比(50%,25%,16.7%,12.5%,8.35%,6.25%,5%)的W元素掺杂,并计算其结构参数、焓变、能带结构、态密度、电荷布局等特性。分析得出,任意掺杂后的SnO₂结构较未掺杂前焓变绝对值增大,新生成O-W键与O-Sn键键长相差不大,掺杂后可以生成稳定结构;由于W元素的掺杂,其特有的d轨道不仅能提供更多能量,同时与O的耦合作用使能带间隙减小,当掺杂比为6.25%时其间隙可减小到0.008 eV,能带图中导带底与价带顶近似重合;掺杂后总电荷量增加,载流子浓度提升;通过计算确定在掺杂比为6.25%时材料的导电性最好,电导率较未掺杂前有大幅度提升。计算结果为后续研究提供了理论基础。     

Ga掺杂ZnO陶瓷的电子导电性与NTC热敏特性

为开发新型电阻负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏陶瓷材料,采用湿化学法制备Ga掺杂ZnO(GZO)陶瓷Zn_(1-x)Ga_xO(x分别为0.005,0.01,0.02,0.03,0.04和0.05)。利用X射线衍射分析材料的相组成,用扫描电镜观察陶瓷的微观结构,通过电阻-温度曲线和交流阻抗谱研究GZO陶瓷的电子导电性和温度敏感特性。结果表明,GZO陶瓷材料具有六方纤锌矿晶体结构;Ga掺杂能明显改善ZnO的电子导电性,GZO陶瓷的电阻率随温度升高呈指数关系降低,呈现优异的NTC特性。Zn_(1-x)Ga_xO陶瓷的NTC材料常数为4 196~5 975 K。其电子导电性和NTC性质由呈现半导体性质的晶粒效应和热激活导电的晶界效应共同贡献。     

Evaluation of Structural and Optical Properties of Mn-Doped ZnO Thin Films Synthesized by Sol-Gel Technique

Undoped ZnO and Mn-doped ZnO (MZO) films with 0.25, 0.50, and 0.75?mol pct were synthesized onto glass substrates by sol-gel spin-coating technique, and the effects of Mn on structural, morphologic, and optical properties were investigated. The XRD results indicate that the films have wurtzite structure with polycrystalline nature. However, the dominant peak was (002) diffraction peak for all samples; other diffraction peaks with less intensity such as (100), (101), (102), (110), (103), (112), and (004) were observed for the undoped ZnO. The lattice parameter values of MZO thin films were lower than that of the undoped ZnO. Plane stress values indicated that the films had the tensile stress. A decrease in the grain sizes was observed with the increasing Mn mole?percent. The optical transmission values were found to be 82?pct for the undoped ZnO and 80, 78, and 75?pct for the MZO with 0.25, 0.50, and 0.75?mol?pct, respectively, at the wavelength of 405?nm. The optical band gap values decreased from 3.287 to 3.270?eV, the surface roughness values increased from 58.13 to 60.67?nm, Urbach energy values increased??a 18.3-meV difference in Urbach energy was observed??and in addition, the steepness parameters decreased with increasing Mn content from 0 to 0.75?mol?pct.     

Dopant Occupancy in MgO-Codoped Lithium Niobate Crystals

On the basis of the bond valence model, the preferential occupancy of various dopant such as Mn2 , Eu3 , Er3 , Nd3 , Lu3 , Yb3 , In3 , Cr3 , Fe3 and Ti4 in the ideal stoichiometric lithium niobate (SLN) crystallographic frame was investigated in a viewpoint of chemical bonds. Theoretical analysis indicates that the dopant occupancy is significantly influenced by the anti-site Nb4 Li. Our work also shows that Mg-like ions (Mg2 , Zn2 , In3 , Sc3 ) have a repulsive effect on Nb4 Li ions. When removing Nb4 Li ion by codoping Mg-like ions, the dopant occupancy in the LN crystallographic frame is determined by the natural characteristics of dopant, which is consistent well with the result in the ideal SLN crystals.     

Si4+掺杂对富锂Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2材料性能的影响

利用共沉淀合成的锰镍氢氧化物前躯体,采用Si掺杂合成Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2(0≤x≤4%)正极材料.用X射线衍射和扫描电镜对合成的粉末样品进行了表征,研究了材料的电化学性能.通过掺杂样品的晶胞参数及电化学性能研究发现:少量的Si4+掺杂可有效提高材料的循环性能;随掺杂量的增大,晶格畸变增大,半高宽变大;其中掺量x=1%的材料电化学性能最佳,4.2 V首次放电容量为146.7 mAh/g,经200次循环放电容量仍保持在135.7 mAh/g,容量保持率为92%.     

Si4＋掺杂对富锂Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2材料性能的影响

利用共沉淀合成的锰镍氢氧化物前躯体,采用Si掺杂合成Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2（0≤x≤4%）正极材料.用X射线衍射和扫描电镜对合成的粉末样品进行了表征,研究了材料的电化学性能.通过掺杂样品的晶胞参数及电化学性能研究发现：少量的Si4＋掺杂可有效提高材料的循环性能;随掺杂量的增大,晶格畸变增大,半高宽变大;其中掺量x=1%的材料电化学性能最佳,4.2 V首次放电容量为146.7 mAh/g,经200次循环放电容量仍保持在135.7 mAh/g,容量保持率为92%.     

合成条件对锂离子正极材料LiMn_2O_4电性能影响

利用实验室自制的Mn（OH）2沉淀,采用改性的固相法合成尖晶石LiMn2O4,并且系统地研究了温度、锂配比量和升温速率对LiMn2O4电性能的影响.通过对材料进行扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射光谱（XRD）分析以及电性能测试,结果表明：合成出的物质为标准的尖晶石结构,衍射峰与标准的LiMn2O4结构完全对应,为尖晶石结构;最佳合成条件：合成温度为830℃,Li/2Mn=1.05,升温速率为5℃/min.组装成AA电池后电池的首次循环性能都达到100 mAh/g.     

Effects of Samarium Doping on Optical Properties of Zn0.9(Co1-xSmx)0.1O Diluted Magnetic Semiconductor

Transparent ZnO and Zn0.9(Co1-xSmx)0.1O (x=0.0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60, 0.70, 0.80, 0.90, 1.0) films were prepared by sol-gel method. For the prepared Zn0.9(Co1-xSmx)0.1O systems, the influences of dopant concentration of Sm on the structural and optical properties were investigated. Three additional absorption peaks around 570, 620, and 660 nm wavelengths were observed in low Sm content films, which is attributed to the d-d transitions of Co2 ions in tetrahedral crystalline. The redshift of band gap in doped samples was discussed in detail.     

纳米TiO_2修饰LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_2正极材料改性研究

采用共沉淀法先合成[Ni_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)](OH)_2前驱体,在纯氧气氛下经过两段高温烧结生成LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_2正极材料。通过在前驱体配锂烧结过程中加入纳米TiO_2实现了Ti~(4+)掺杂,经过掺杂后的Li[Ni_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2正极材料在1C电流密度下的放电比容量高达185.6mAh/g,循环100圈后容量维持在178.8mAh/g,容量保持率高达96.33%。     

碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料及其电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料,研究了不同含量的Li、F复合掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的晶型结构、形貌以及电化学性能的影响.研究结果表明：Li、F复合掺杂未改变LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的层状结构;掺杂后的样品颗粒细化;电化学循环性能和电极过程的可逆性明显得到提高.掺杂量x=0.06时,Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx样品的首次充放电容量分别为168,160 mA·h/g,循环50次后容量为153 mA·h/g.     

纳米Ce/TiO2光催化剂的制备及光催化性能

以TiCl4为原料,Ce(NO3)2·6H2O为掺杂剂,制备了铈掺杂TiO2纳米粒子并进行了X射线衍射表征和气相光催化性能评价。实验结果表明,铈掺杂对样品的光催化活性有影响,随着掺铈量的增加样品的光催化活性提高。掺铈量大于4%以后活性变化不再明显。样品的焙烧温度和时间也对样品的光催化活性有影响。此外,样品的粒径随制备中的pH值降低而减小。     

影响硬线盘条力学性能因素的研究

通过１９９８年全年８２Ｂ硬线盘条力学性能及对应的冶炼、浇铸及轧制生产工艺数据的统计分析，提出了影响硬线盘条力学性能的主要因素是盘条的规格，化学成分、添术时间、气温及钢坯缺陷等，并对其中的几个因素进行了重点研究，提出了以碳锰当量控制钢中的碳锰比，进而改善盘条力学性能及后续的冷加工能力的观点，同时不指出对铸钢中添注时间的控制应从添注目的出发，而不应单纯强调延长添注时间。特别是在气温较低时，应更多的注意